РПЗ (Курсовой проект (ИУ) №4)
Описание файла
Файл "РПЗ" внутри архива находится в следующих папках: Курсовой проект (ИУ) №4, Готовый курсовик5, Чертежи. Документ из архива "Курсовой проект (ИУ) №4", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы конструирования приборов (окп)" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "основы конструирования приборов (окп)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "РПЗ"
Текст из документа "РПЗ"
Содержание
-
Техническое задание………………………………………………………………………………3
-
Описание и обоснование выбранной конструкции…………………………………………..….4
-
Описание заданной конструкции……………………………………………………………..4
-
Технико-экономическое обоснование конструкции и принцип действия изделия ………5
-
Предварительный выбор двигателя………………………………………………………………6
Определение общего передаточного отношения..………………………………………………7
Определение числа ступеней.…………………………………………………………………….7
5.1 Критерий минимизации габаритов.........……………………………………………………..7
5.2 Критерий быстродействия…………………………………………………………………….9
5.3 Критерий максимальной точности...…………………………………………………………11
5.4 Оптимальное передаточное отношение..…………………………………………………….12
-
Силовой расчёт ЭМП ………………………………………………………………………….….14
-
Проверка правильности выбора электродвигателя по пусковому моменту………………14
-
Проверочный расчёт выбранного двигателя по заданной нагрузке……………………….14
-
Расчёт зубчатых передач на прочность………………………………………………………….15
-
Расчёт на изгибную прочность……………………………………………………………….15
-
Расчёт на контактную прочность…………………………………………………………….17
Геометрический расчёт колёс и передач………………………………………………………...17
Расчёт валов и опор редуктора...…………………………………………………………………20
-
Проектный расчёт валов……………………………………………………………………...20
-
Расчёт вала на прочность………………………………………………………………….....20
-
Расчёт валов на жёсткость…………………………………………………………………....23
Расчёт подшипников качения…………………………………………………………………....23
Точностной расчёт разрабатываемой конструкции…………………………………………….24
-
Метод 1……………………………………………………………………………………….24
-
Метод 2……………………………………………………………………………………….26
Проверочные расчёты…………………………………………………………………………….28
-
Уточнённый силовой расчёт и проверка правильности выбора электродвигателя…….28
-
Проверочный расчёт шпонки…………………………………………………………….…29
Выбор микропереключателя……………………………………………………………………..30
Расчёт ограничителя выходного вала……………………………………………………………32
Расчёт размерной цепи…………………………………………………………………………....33
Заключение (расчёты и выводы) ………………………………………………………………...35
Список использованных источников…………………………………………………………....36
-
Техническое задание
Тема проекта: исполнительный механизм.
Техническое задание: разработать технический проект с выпуском рабочей документации на электромеханическую часть исполнительного механизма по следующим данным.
Основные данные:
Таблица 1
Максимальный момент нагрузки на выходном валу Mн, Н*м | 0,8 |
Частота вращения выходного вала nвых, об/мин | 15 |
Максимальный момент инерции на нагрузке Jн, кг*м2 | 0,1 |
Угловое ускорение вращения выходного вала Ен, рад/с2 | 15 |
Рабочий угол поворота выходного вала φ, ° | ±90° |
Точность отработки не хуже | 20’ |
Питание | постоянный ток |
В механизме предусмотреть порошковую предохранительную муфту и датчик угла поворота, а также ограничители и токоподвод.
2. Описание и обоснование выбранной конструкции
2.1. Описание заданной конструкции
Темой данной курсовой работы является разработка конструкции исполнительного механизма. Исходя из заданного ТЗ и схемы в качестве исполнительного устройства будем использовать электромеханический привод (ЭМП), широко применяющийся для задания звеньям движения.
Рис. 1. Схема разрабатываемого механизма
Д – двигатель;
Р – редуктор;
М – муфта;
ВЗ – выходное звено;
ДП – датчик поворота;
Квых – обратная связь;
Темой данной курсовой работы является разработка конструкции исполнительного механизма. Исходя из заданного ТЗ и схемы в качестве исполнительного устройства будем использовать электромеханический привод (ЭМП), широко применяющийся для задания звеньям движения.
ЭМП работает в повторно-кратковременных режимах с частыми пусками, остановами, реверсами; со сравнительно быстрыми изменениями выходной скорости. ЭМП применяют в установках автоматического управления и регулирования в промышленности, энергетике, специальной технике (авиационной, ракетной, космической); автоматических измерительных приборах, основанных на компенсационном методе измерения; промышленных роботах и манипуляторах; следящих системах дистанционных передач, автоматических прицелах; радиолокационной технике для управления антеннами поиска и слежения за подвижными объектами и т. д. Привод работает обычно в условиях непрерывных изменений нагрузки, частых пусков, остановов и реверсов, поэтому нагрузка имеет здесь преимущественно динамический характер. Они как правило насыщены аппаратурой управления: элементами управления, блокировки и сигнализации, датчиками угловой скорости и угла поворота, элементами дистанционных передач, отсчетными механизмами и т. д. Основные требования к ЭМП – это малые инерционность, погрешность; широкая полоса пропускания частот, простота конструкции, стабильность характеристик, а также малые масса, габариты, стоимость, высокая надежность. [4]
2.2. Технико-экономическое обоснование конструкции и принцип действия изделия
Как было описано выше, ЭМП является широко распространенным и достаточно давно изготавливаемым устройством, а значит технологический процесс изготовления отдельных типовых деталей и узлов, а также сборки изделия в целом является хорошо изученным, а потому отработанным, что гарантирует невысокую цену и достаточный выход годных изделий. А использование в механизме стандартизованных по ГОСТ деталей еще больше удешевит стоимость изготовления.
В общем случае ЭМП состоит из трех основных звеньев: источника энергии (электродвигателя Д), передатчика энергии (редуктора Р – преобразующий момент М и угловую скорость в величины, заданные по ТЗ) и исполнительного устройства (ВЗ). Помимо этого в схеме имеются дополнительные элементы, необходимые для создания функции регулирования. Муфта М, которая служит для предохранения механизма от перегрузок (при эксплуатации нагрузка может носить случайный характер), что повысит надежность системы, а также для принудительного тормоза, что повысит быстродействие системы. Датчик поворота ДП служит для преобразования выходной механической величины (угла поворота ) в электрический сигнал для контроля выходных параметров. В качестве ДП в разрабатываемой конструкции будет применен потенциометр, соединенный для минимизации погрешности измерений с выходным валом редуктора с одной стороны и с выходным звеном с другой. Помимо этого в потенциометре будет реализована функция ограничителя угла поворота выходного вала. Звено Квых служит для преобразования электрического сигнала в форму, подходящую для системы управления, реализованную с помощью силовой электроники. Сигнал от системы управления будет подаваться к двигателю, корректируя характер движения его вала. Таким образом будет реализована система обратной связи, позволяющая управлять движением выходного звена.
В данном случае передача энергии происходит следующим образом: мощность, развиваемая двигателем, передается через редуктор на выходной вал, на котором расположены муфта и потенциометр, преобразующий угол поворота в электрический сигнал.
3. Предварительный выбор двигателя привода разрабатываемой конструкции
Электродвигатель – это электрическая машина, предназначенная для преобразования энергии электромагнитного поля в кинетическую энергию вращения вала. По условию ТЗ режим работы привода – кратковременный, следовательно необходимо выбирать двигатель с относительно большим пусковым моментом.
Предварительный выбор двигателя определяем из соотношения [1]*:
(1), где
N – расчетная мощность двигателя [Вт];
Mн – момент нагрузки привода, согласно ТЗ Mн=0.8 Н·м;
ωвых – угловая скорость на выходном валу привода [рад/с].
Поскольку в ТЗ скорость выходного вала задана в об/мин ωвых будет рассчитываться по формуле:
подставляя значения nн=15 об/мин получаем:
ηр – КПД редуктора, ηр = 0,8;
ξ – коэффициент запаса двигателя, выбирается согласно указанному в ТЗ режиму работы и [1], ξ=1,2.
Подставляя значения в формулу (1) получаем расчетное значение мощности двигателя:
(Вт)
Требуется выбрать двигатель постоянного тока. Учитывая мощность, срок службы, разброс температур, характер работы, из табл. П1.18 [1] выбираем двигатель ДПР-52-Ф1-04 с техническими характеристиками:
Таблица 2 Паспортные данные двигателя ДПР-52-Ф1-04
Напряжение питания | U | 27 В |
Род тока | постоянный | |
Номинальная мощность | P | 2,6 Вт |
Номинальные момент | Мном | 9,8·10-3 Н·м |
Пусковой момент | Мпуск | 29,4·10-3 Н·м |
Частота вращения выходного вала | nном | 2500 об/мин |
Момент инерции ротора | Jр | 1,7·10-6 кг·м2 |
Масса | m | 0,25 кг |
Срок службы не менее | Т | 4000 ч. |
Основные размеры двигателя ДПР-52-Ф1-04
Таблица 3
Dh8 | df6 | d1-6g | d2h8 | l | l1 | l2 | l3 | l4 |
30 | 4 | M4x0,5 | 22 | 13,5 | 12 | 10,5 | 7,5 | 4,5 |
l5 | L | b1h8 | h | d3H11 | B | b2Js11 | ||
55 | 84,5* | 0,8 | 4,8 | 2,9 | 30 | 25,2 |
4. Определение общего передаточного отношения
По известным значениям скоростей на входе nном и nвых определяем общее передаточное отношение редуктора (цепи двигатель – выходной вал) по формуле:
(2), где
nном=4500 об/мин (см. табл. 2.1),
частота вращения выходного вала редуктора nвых=15 об/мин (из условия)
Подставляя полученные в предыдущем пункте значения nном и nвых получаем:
5. Определение числа ступеней
-
Критерий минимизации габаритов:
Назначим число зубьев на всех шестернях
Число зубьев ведомых колес для редуктора вычисляется по формуле:
, где |
k = 2, 4, 6, 8 - номер колеса.
Учитывая рекомендованный ряд [1], назначаем количества зубьев колес и шестерен: